细菌的遗传和变异 ppt课件
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18
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
毒性噬菌体裂解细菌的过程示意图
19
20
21
22
23
噬菌现象
液体培养基 混浊
澄清
固体培养基中，出现噬斑（plaque）
一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
24
温和噬菌体
前噬菌体（prophage） 溶原性细菌（lysogenic bacterium） 溶原性（lysogeny） 溶原状态 溶原性周期和溶菌性周期 溶原性转换
粗糙型菌落 R
原因：失去LPS的特异多糖
7
毒力变异
增强 白喉棒状杆菌
减弱
牛分枝杆菌
β棒状噬菌体 获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
13年(230代)
8
耐药性变异
细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌
有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖 性。
噬菌体
17
噬菌体与宿主的相互关系
噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌 体
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制， 并随细菌的分裂而传代
（一）染色体
12
（二）质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的 双 链 DNA。 带 有 遗 传 性 息 ， 能 自 行 复 制 ， 随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生 长所必需。
特征
自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 转移性 相容性和不相容性
13
F＋菌（雄性菌）
F－菌（雌性菌）
性菌毛 40
F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F&
F+
41
F+、Hfr、F’三种菌都有性菌毛，都为雄性菌。
R质粒的接合
日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解 释。 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致病性大肠埃希菌90%有R质粒。 与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。
含
链
霉
素
培
基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
9
耐药性变异
变异机制 （1）产生钝化酶 （2）渗透障碍 （3）靶位的改变 （4）接合蛋白接合量变化 （5）代谢拮抗物增加 （6）主动外排机制
10
二、细菌遗传变异的物质基础
基因组：染色体和染色体外遗传物质（DNA）
质粒 噬菌体 转座因子(Tn)
11
环状双螺旋DNA
第4节
细菌的遗传与变异
1
遗传性变异（基因型变异） 非遗传性变异（表型变异）
2
一、常见的细菌变异现象
形态变异：单一形态
多形态
结构变异：H-O
菌落变异：S-R
毒力变异：BCG的产生
抗原变异：志贺菌属细菌
耐药性变异：MRSA
酶活性变异：营养缺陷型(auxotroph)
3
形态结构变异
3-6%
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质 体融合等方式进行。
37
转化（transformation）
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的 性状
（受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段）
38
转 化 因 子 （ transforming principle ）
IS Resistance Gene(s) IS
Tn
33
转座子的特征
34
转座噬菌体或前噬菌体
是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学 性状。
35
三、细菌基因型变异的机制
包括基因突变和基因转移与重组
基因突变和损伤后修复的规律
1、自发突变和诱导
2、随机突变和选择
鼠疫耶氏菌
食
盐
多形态性
陈旧培基物
4
正
常
L型变异
(部分或
青霉素、溶菌酶
形
态
细
菌
抗体或补体
完全失去胞壁)
5
特殊结构的变异
炭疽杆菌 性
42-43℃
失去形成芽胞能力, 毒
降
低
10-20天
变形杆菌
鞭毛变 0.异1%石炭酸
迁徙生长（H） 菌落（O）
点状生长、单个
6
光滑型菌落 S
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基 因组转移到另一个基因组中。
32
插入序列（insertion sequence,IS）
是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域
转座子（transposon,Tn）
＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金 属基因、毒素基因及其他结构基因。 可能与细菌的多重耐药性有关。
在转化过程中，转化的DNA片段称为 转化因子 ，分子量小于107，最多 不超过10~20个基因。
感受态（competence）
39
接合（conjugation）
细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供 体菌转移给受体菌。
接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R 质粒、Col质粒和毒力质粒等。
3、回复突变
4、DNA的损伤后修复
转换
基因突变的机制
碱基置换 颠换
碱基移码
36
基因转移与重组
基因转移（gene transfer）
外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。
重组（ recombination）
转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。
25
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
26
27
28
29
30
噬菌体的应用
细菌的鉴定与分型 分子生物学研究的重要工具 细菌感染的诊断与治疗
细菌素
某些细菌产生，只对亲缘关系的细菌有抗菌 作用 产生细菌素是受质粒的控制 主要用于对细菌分型及流行病学的调查
31
（ 四是存）在于转细菌座染色因体或子质粒（DNAT分n子）上的与一段整特异合性核子苷酸（序列I片n）段，
几种重要的质粒
致育质粒（F质粒） 耐药质粒（R质粒） 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒 代谢质粒
14
（三）噬菌体
微生物病毒 具有病毒的基本特性 分布广泛，有严格的宿主特异性
15
形态与结构 1、生物学性状
蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
蛋白质与核酸
抗原性 抵抗力
噬菌体（复合对称）
16
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
毒性噬菌体裂解细菌的过程示意图
19
20
21
22
23
噬菌现象
液体培养基 混浊
澄清
固体培养基中，出现噬斑（plaque）
一定体积内的噬斑形成单位数目（pfu）
24
温和噬菌体
前噬菌体（prophage） 溶原性细菌（lysogenic bacterium） 溶原性（lysogeny） 溶原状态 溶原性周期和溶菌性周期 溶原性转换
粗糙型菌落 R
原因：失去LPS的特异多糖
7
毒力变异
增强 白喉棒状杆菌
减弱
牛分枝杆菌
β棒状噬菌体 获得白喉毒素
胆汁、甘油、马铃薯培养基
卡介苗
13年(230代)
8
耐药性变异
细菌对某种抗菌药物有敏感变成耐药的变异称为耐药性变异。
金黄色葡萄球菌
有些细菌还同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药性，甚至产生药物依赖 性。
噬菌体
17
噬菌体与宿主的相互关系
噬菌体的种类
毒性噬菌体（virulent phage）
能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬菌 体
温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage）
噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA复制， 并随细菌的分裂而传代
（一）染色体
12
（二）质粒（plasmid）
细菌染色体外的遗传物质，是环状闭合的 双 链 DNA。 带 有 遗 传 性 息 ， 能 自 行 复 制 ， 随细菌分裂转移到子代细胞，并非细菌生 长所必需。
特征
自我复制能力 编码产物赋予细菌某些性状特征 可自行丢失与消除 转移性 相容性和不相容性
13
F＋菌（雄性菌）
F－菌（雌性菌）
性菌毛 40
F质粒的接合
Donor F+
F+
F-
F+
F-
Recipient
F&
F+
41
F+、Hfr、F’三种菌都有性菌毛，都为雄性菌。
R质粒的接合
日本首先分离到抗多种药物的宋内志贺菌多重耐药株，多重耐药性很难用基因突变解 释。 健康人中大肠埃希菌30%~50%有R质粒，而致病性大肠埃希菌90%有R质粒。 与多重耐药性有关。耐药质粒从一个细菌转移到另一个细菌中。
含
链
霉
素
培
基
痢疾杆菌
依链株
长期培养
9
耐药性变异
变异机制 （1）产生钝化酶 （2）渗透障碍 （3）靶位的改变 （4）接合蛋白接合量变化 （5）代谢拮抗物增加 （6）主动外排机制
10
二、细菌遗传变异的物质基础
基因组：染色体和染色体外遗传物质（DNA）
质粒 噬菌体 转座因子(Tn)
11
环状双螺旋DNA
第4节
细菌的遗传与变异
1
遗传性变异（基因型变异） 非遗传性变异（表型变异）
2
一、常见的细菌变异现象
形态变异：单一形态
多形态
结构变异：H-O
菌落变异：S-R
毒力变异：BCG的产生
抗原变异：志贺菌属细菌
耐药性变异：MRSA
酶活性变异：营养缺陷型(auxotroph)
3
形态结构变异
3-6%
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导、溶原性转换和原生质 体融合等方式进行。
37
转化（transformation）
供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的 性状
（受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段）
38
转 化 因 子 （ transforming principle ）
IS Resistance Gene(s) IS
Tn
33
转座子的特征
34
转座噬菌体或前噬菌体
是一些具有转座功能的溶原性噬菌体，当整合到细菌染色体上，能改变溶原性细菌的某些生物学 性状。
35
三、细菌基因型变异的机制
包括基因突变和基因转移与重组
基因突变和损伤后修复的规律
1、自发突变和诱导
2、随机突变和选择
鼠疫耶氏菌
食
盐
多形态性
陈旧培基物
4
正
常
L型变异
(部分或
青霉素、溶菌酶
形
态
细
菌
抗体或补体
完全失去胞壁)
5
特殊结构的变异
炭疽杆菌 性
42-43℃
失去形成芽胞能力, 毒
降
低
10-20天
变形杆菌
鞭毛变 0.异1%石炭酸
迁徙生长（H） 菌落（O）
点状生长、单个
6
光滑型菌落 S
菌落变异
在陈旧培养基中长期培养
它能在DNA分子中移动，不断改变它们在基因组的位置，能从一个基 因组转移到另一个基因组中。
32
插入序列（insertion sequence,IS）
是最小的转位因子，＜2kb，不携带任何已知与插入功能无关的基因区域
转座子（transposon,Tn）
＞2kb，除携带与转位有关的基因外，还携带耐药性基因、抗金 属基因、毒素基因及其他结构基因。 可能与细菌的多重耐药性有关。
在转化过程中，转化的DNA片段称为 转化因子 ，分子量小于107，最多 不超过10~20个基因。
感受态（competence）
39
接合（conjugation）
细菌通过性菌毛相互连接沟通，将遗传物质（主要是质粒DNA）从供 体菌转移给受体菌。
接合性质粒：能通过接合方式转移的质粒称为接合性质粒，F质粒、R 质粒、Col质粒和毒力质粒等。
3、回复突变
4、DNA的损伤后修复
转换
基因突变的机制
碱基置换 颠换
碱基移码
36
基因转移与重组
基因转移（gene transfer）
外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞的过程称为基因转移。
重组（ recombination）
转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组，使受体菌获得供体菌的某些性状。
25
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
26
27
28
29
30
噬菌体的应用
细菌的鉴定与分型 分子生物学研究的重要工具 细菌感染的诊断与治疗
细菌素
某些细菌产生，只对亲缘关系的细菌有抗菌 作用 产生细菌素是受质粒的控制 主要用于对细菌分型及流行病学的调查
31
（ 四是存）在于转细菌座染色因体或子质粒（DNAT分n子）上的与一段整特异合性核子苷酸（序列I片n）段，
几种重要的质粒
致育质粒（F质粒） 耐药质粒（R质粒） 毒力质粒（Vi质粒） 细菌素质粒 代谢质粒
14
（三）噬菌体
微生物病毒 具有病毒的基本特性 分布广泛，有严格的宿主特异性
15
形态与结构 1、生物学性状
蝌蚪形、微球形和丝形
化学组成
蛋白质与核酸
抗原性 抵抗力
噬菌体（复合对称）
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